Conclusions

Cuando las estructuras aisladas no cumplan con los requisitos del método estático-fuerzas laterales equivalente se usa el siguiente procedimiento.

2.1.3.5.2. Descripción de los procedimientos

El sismo de diseño se debe utilizar para calcular el desplazamiento total de diseño del sistema de aislación, las fuerzas y desplazamientos laterales de la estructura aislada. El sismo máximo considerado se debe utilizar para determinar el desplazamiento total máximo del sistema de aislación.

 Análisis modal espectral: los modos fundamentales que corresponden a traslación y rotación predominante en el interfaz de aislación y que están asociados al espectro de diseño debe ser dividido por el factor 𝐵_𝐷

definido anteriormente, para los modos restantes se deben usar valores de 𝐵_𝐷 coherentes con la razón de amortiguamiento de la superestructura como si fuera de base fija por ende se usa dos valores de amortiguamiento modal en el análisis, este supone que el amortiguamiento interno de la estructura es clásico.

El factor de reducción por amortiguamiento 𝐵𝐷 para los modos fundamentales de la estructura aislada debe ser el menor valor entre el amortiguamiento efectivo del sistema de aislación y el valor asociado al 30% del valor crítico.

También se debe considerar que para determinar el desplazamiento total de diseño y el desplazamiento total máximo, debe incluir el 100% de la señal sísmica en la dirección de análisis más el 30% en la dirección perpendicular esto se realiza en cada una de las dirección de estudio, el desplazamiento máximo del sistema de aislación se calcula con la suma vectorial de los desplazamientos ortogonales.

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 Análisis tiempo-historia: si se utiliza siete o más pares de registros sísmico para el análisis, se permite utilizar el valor promedio del parámetro de respuesta de interés, pero si se tiene menos de siete pares de registros sísmicos, siendo tres como mínimo para realizar el análisis se usa el valor máximo del parámetro de respuesta de interés para el diseño. Cada conjunto de registros se debe aplicar simultáneamente al modelo, considerando la ubicación menos ventajosa del centro de masa. El desplazamiento máximo se calcula como la suma vectorial de los desplazamientos en las dos direcciones ortogonales en cada lapso de tiempo.

Todos los pares de registros sísmicos deben estar escalados en el rango de periodos de 0.5𝑇𝐷 y 1.25𝑇𝑀.

2.1.3.5.3. Desplazamientos laterales y fuerzas mínimas

 Sistema de aislación y elementos de la subestructura: los elementos estructurales de la subestructura se diseñan utilizando todos los requisitos para una estructura no aislada, se considerada que la fuerza lateral de diseño no se toma menos del 90% de 𝑉𝑏 . El desplazamiento total de diseño del sistema de aislamiento no se tomara menor que el 90% 𝐷_𝑇𝐷, el desplazamiento máximo total del sistema de aislamiento no se tomara menor que el 80% 𝐷𝑇𝑀.

Los límites de desplazamiento se evaluan utilizando los valores de 𝐷𝑇𝐷 y 𝐷_𝑇𝑀 todo estos parámetros se han definido anteriormente, excepto que se pueda usar 𝐷_𝐷′ en lugar de 𝐷_𝐷 y 𝐷_𝑀′ en lugar de 𝐷_𝑀 lo cuales se definen en las Ecs. (2.22) y (2.23) respectivamente.

𝐷𝐷′ = 𝐷_𝐷 √1+(𝑇 𝑇𝐷)2 (2.22) 𝐷𝑀′ = 𝐷_𝑀 √1+(𝑇 𝑇𝑀)2 (2.23)

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Dónde:

 𝐷𝐷: Desplazamiento de diseño en el centro de rigidez del sistema de aislamiento en la dirección considerada.

 𝐷𝑀: Desplazamiento de máximo en el centro de rigidez del sistema de aislamiento en la dirección considerada.

 𝑇: Periodo de la superestructura considera como base fija.

 𝑇_𝐷: Periodo efectivo de la estructura sísmicamente aislada asociado al desplazamiento de diseño en la dirección considerada.

 𝑇𝑀: Periodo efectivo de la estructura sísmicamente aislada asociado al desplazamiento máximo en la dirección considerada.

 Elementos de la superestructura: los elementos de la superestructura se diseñaran considerando todos los requisitos para una estructura no aislada, se considera que sí la superestructura es regular en configuración se tomara la cortante sísmica no menor a 80% de 𝑉_𝑆

cuando se realice análisis modal espectral y no menor que 60% de 𝑉_𝑠

cuando se realice análisis tiempo-historia, si es de configuración irregular la cortantes sísmica no será menor a 100% de 𝑉_𝑠 cuando se realice análisis modal espectral y no menor a 80% 𝑉_𝑠 cuando se realice análisis tiempo-historia, considerando los límites de 𝑉_𝑠 mencionados en el análisis estático.

 Escalamiento de los resultados: cuando la cortante sísmica sobre elementos estructurales determinados mediante el análisis modal espectral y el tiempo-historia sea inferior a los valores mencionados en los puntos anteriores, todos los parámetros de respuesta, incluida las fuerzas y momentos de los elementos se aumentaran proporcionalmente.

 Límites de deriva: las derivas máxima permitida para la norma ASCE7-2010 no excederá 0.015 cuando se realice análisis modal espectral y 0.020 cuando se realice un análisis tiempo-historia y para la norma NCh2745-2013 serán de 0.0025 y 0.0030 respectivamente.

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2.1.3.5.4. Control de calidad

Las normas estudiadas establecen que se debe realizar un programa de inspección tanto en el diseño de los aisladores, fabricación, materiales utilizados y la instalación en obra, esto se realiza en base a las norma ASTM.

2.1.3.5.5. Pruebas de laboratorio

Los ensayos en laboratorio se basan en el control de las características de la relación fuerza-deformación y de los valores de amortiguamiento que se usaron en el análisis y diseño (Villagómez Moreno, 2015, pag. 37).

Ambas normas mencionan que los prototipos, se ensayaran de acuerdo al tipo y tamaño de los aisladores, los especímenes (Prototipos) que se ensayaron no deben ser instalados en obra.

Para determinar la rigidez efectiva y el amortiguamiento efectivo para los prototipos se realizará mediante las Ecs. (2.24) y (2.25).

𝐾_𝑒𝑓𝑓 =|𝐹+|+|𝐹−|

|∆+_|+|∆−_| (2.24) Dónde:

 𝐾_𝑒𝑓𝑓: Rigidez efectiva

 𝐹+𝑦 𝐹−: Fuerza positiva y negativa correspondientes a los desplazamientos.  ∆+_{𝑦 ∆}−_{: Desplazamientos.} 𝛽𝑒𝑓𝑓 = 2 𝜋 𝐸𝑙𝑜𝑜𝑝 𝐾𝑒𝑓𝑓(|∆+|+|∆−|)2 (2.25) Dónde:  𝛽_𝑒𝑓𝑓: amortiguamiento efectivo.  𝐾𝑒𝑓𝑓: Rigidez efectiva.

 𝐸𝑙𝑜𝑜𝑝: Energía disipada por ciclo de carga.

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También se debe calcular la rigidez efectiva máxima y mínima y los amortiguamientos efectivos para el desplazamiento de diseño y desplazamiento máximo mediante prueba de carga cíclica que se define con la siguientes Ecs. (2.26), (2.27), (2.28), (2.29), (2.30) y (2.31). 𝐾𝐷𝑚𝑎𝑥= ∑|𝐹+ 𝐷|_𝑚𝑎𝑥+∑|𝐹−𝐷|𝑚𝑎𝑥 2𝐷𝐷 (2.26) 𝐾𝐷𝑚𝑖𝑛= ∑|𝐹+ 𝐷|_𝑚𝑖𝑛+∑|𝐹−𝐷|𝑚𝑖𝑛 2𝐷𝐷 (2.27) 𝐾_{𝑀𝑚𝑎𝑥} =∑|𝐹 + 𝑀|_𝑚𝑎𝑥+∑|𝐹−𝑀|𝑚𝑎𝑥 2𝐷_𝑀 (2.28) 𝐾_{𝑀𝑚𝑖𝑛} =∑|𝐹 + 𝑀|_𝑚𝑖𝑛+∑|𝐹−𝑀|𝑚𝑖𝑛 2𝐷_𝑀 (2.29) 𝛽𝐷 =_2𝜋𝐾∑ 𝐸𝐷 𝐷𝑚𝑎𝑥𝐷𝐷2 (2.30) 𝛽_𝑀 = ∑ 𝐸𝑀 2𝜋𝐾_{𝑀𝑚𝑎𝑥}𝐷_𝑀2 (2.31) Donde el subíndice D corresponde al sismo de diseño y M a los valores a los sísmicos máximos considerado, además ∑ 𝐸 se refiere a la energía total disipada en el sistema de aislamiento por ciclo de respuesta.

2.2.Estado del arte de aisladores elastomericos